DE10261660A1 - White balance method for image projection system, measures absolute power of each beam using sensor and sets beam power for each primary color accordingly - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Weißabgleich eines Projektionssystems, bei denen ein Projektor ein farbiges Bild auf einer Projektionsfläche erzeugt oder bei denen mehrere Projektoren mehrere Teilbilder erzeugen, aus denen ein einziges farbiges Bild auf der Projektionsfläche zusammengesetzt wird.The invention relates to a method and an arrangement for white balance a projection system in which a projector has a colored image on a projection screen generated or in which several projectors generate multiple drawing files, from which a single colored image is put together on the projection surface becomes.
Unabhängig von dem gerätetechnischen Prinzip der Bilderzeugung und Bildprojektion wird das farbige Bild oder jedes der Teilbilder aus mindestens drei Lichtbündeln, die jeweils in einem der Projektoren erzeugt werden, durch additive Farbmischung durch Primärfarben erzeugt. Ein rotes, ein grünes und ein blaues Lichtbündel werden jeweils einem Intensitätsmodulator zugeführt, nach diesen Intensitätsmodulatoren werden die drei Lichtbündel räumlich und/oder zeitlich gesteuert in einem Projektionsstrahlengang und/oder auf der Projektionsfläche überlagert.Regardless of the device technology The principle of image generation and image projection is the colored image or each of the partial images from at least three light beams, the are each generated in one of the projectors by additive Color mixing through primary colors generated. One red, one green and a blue beam of light are each an intensity modulator supplied after these intensity modulators become the three bundles of light spatial and / or time-controlled in a projection beam path and / or overlaid on the projection surface.
Die additive Farbzusammensetzung ist sowohl bei bild-abbildenden Projektoren, wie z.B. DLP oder LCD, sowie bei Projektoren, die mit einem schreibenden Lichtbündel arbeiten, insbesondere bei einem Laserprojektor, ein physikalisches Grundprinzip.The additive color composition is suitable for image-imaging projectors, e.g. DLP or LCD, as well as for projectors that work with a writing light beam, a basic physical principle, especially for a laser projector.
Bei einem DLP- oder LCD-Projektor werden die generierten Teilbilder in den Primärfarben erzeugt und mit einer Projektionsoptik vergrößert auf der Projektionsfläche überlagert.With a DLP or LCD projector the generated drawing files are generated in the primary colors and with a Projection optics enlarged to superimposed on the projection surface.
Bei einem Projektor, der mit einem schreibenden Lichtbündel arbeitet, der auch unter dem Begriff „Laserprojektor" bekannt ist, werden ein oder mehrere kollineare Lichtbündel mittels eines zweiachsigen Ablenksystems abgelenkt, so dass ein Bild als Vektor geschrieben oder zeilenweise gerastert wird. Vorteilhafterweise werden drei kollineare Laserlichtbündel in den drei Primärfarben vor der zweiachsigen Ablenkung räumlich in einem kollinearen RGB-Lichtbündel vereinigt.For a projector that works with a writing light bundle works, which is also known under the term "laser projector" one or more collinear light beams using a biaxial one Deflection system distracted so that an image is written as a vector or rasterized line by line. Advantageously, three collinear laser light beams in the three primary colors spatial before the two-axis deflection in a collinear RGB light beam united.
Es ist bekannt, daß bei Projektionssystemen,
die das Prinzip der aditiven Farbmischung nutzen, eine relative
Einstellung der Leistungsanteile der drei Primärfarben zueinander für eine farbrichtige
Bilddarstellung erfolgen muß.
Wie aus der
Durch Änderung der Werte der Widerstände werden Verschiebungen der Farbwertanteile der drei optischen Kanäle für die Primärfarben Rot, Grün und Blau korrigiert, die durch die selektiven Transmissionseigenschaften der optischen Bauteile hervorgerufen werden, die der Laserquelle nachgeordnet sind oder die von verschiedenen Laserquellen hervorgerufen werden. Diese Einstellung der Farbbalance erfolgt im Weg des Videosignals vom Eingang bis zu der Modulation der Lichtbündel, indem für den elektronischen Übertragungsweg jedes Farbkanals eine andere Verstärkung wählbar ist.By changing the values of the resistors Shifts in the color value components of the three optical channels for the primary colors Red Green and blue corrected by the selective transmission properties of the optical components that are caused by the laser source are subordinate or caused by different laser sources become. This adjustment of the color balance takes place in the path of the video signal from the input to the modulation of the light beam, by for the electronic transmission path a different gain can be selected for each color channel.
In der
Bekannt ist auch, daß die Leistung der Laserlichtquellen für jede der Primärfarben anteilig eingestellt werden muß. Zum Beispiel werden in der Druckschrift von Ch. Deter „Laser-Projektionstechnik" 44. Internationales Wissenschaffliche Kolloquium an der TU Ilmenau 20, September 1999 Leistungsanteile a der RGB-Laser-Lichtquelle bezogen auf die Normlichtart D65 angegeben, die theoretisch bestimmt sind zu 100% Rot (632 nm), zu 67,9% Blau (446 nm) und zu 95,3% Grün (532 nm). Durch Regelung der Leistungsanteile jedes der Lichtbündel wird eine zeitliche Konstanz der Primärvalenzen erreicht und somit werden die Leistungsanteile bezogen auf „Weiß" eingestellt, bzw. stabil gehalten.It is also known that performance of laser light sources for each of the primary colors must be set proportionately. For example, in Ch. Deter's publication "Laser Projection Technology" 44th International Scientific colloquium at TU Ilmenau 20, September 1999 Power components a of the RGB laser light source related to the standard illuminant D65 specified, which are theoretically determined to be 100% red (632 nm), 67.9% blue (446 nm) and 95.3% green (532 nm). By regulation the power share of each of the light bundles becomes constant over time the primary valences achieved and thus the power components are set based on "white", or kept stable.
Die Erfindung soll das Problem lösen, daß ausgehend von den theoretisch berechneten Werten zum Weißabgleich ein Verfahren und eine Anordnung angegeben werden, mit denen bei einem Projektor, der mindestens drei Lichtbündel verwendet, ein Weißabgleich mit einem geringen technischen Aufwand und schnell durchgeführt werden kann.The invention is intended to solve the problem that starting out of the theoretically calculated values for white balance a method and an arrangement can be specified with which for a projector, of the at least three light beams used a white balance can be carried out quickly and with little technical effort can.
Insbesondere soll der Weißabgleich in einem Projektionssystem selbstablaufend vorgenommen werden, bei dem mehreren Projektoren Einzelbilder erzeugen, die zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden.In particular, the white balance be made in a projection system, at the multiple projectors generate individual images that form an overall image be put together.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Weißabgleich eines Projektionssystems, das in einem Projektor mindestens drei Lichtbündel verschiedener Primärfarben verwendet, die zur Modulation in mindestens einem Strahlengang geführt oder die in jeweils einem Modulator aktiv erzeugt werden, und bei dem mit überlagerten Lichtbündeln auf einer Projektionsfläche ein farbiges Bild erzeugt wird, wobei Leistungsanteile α für jede der Primärfarben auf Grundlage farbmetrischer Beziehungen, den Schwerpunktwellenlängen der Lichtbündel und zu einem Weißlichtpunkt bestimmt werden.The invention relates to a method for white balance of a projection system that has at least three in a projector light beam different primary colors used that led to modulation in at least one beam path or which are actively generated in one modulator, and in which with overlaid light beams on a projection screen a colored image is generated, with power components α for each of the primary colors based on colorimetric relationships, the focus wavelengths of the Light beam and to a white light point be determined.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß durch eine Steuer- und Auswerteelektronikeinheit gesteuert, mit einem Sensor absolute Leistungsmessungen der Strahlung jedes der Lichtbündel vorgenommen werden und zu den Messungen, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, nach jedem der Modulatoren das Lichtbündel auf den Sensor umgelenkt wird, in diesem Zustand zeitlich nacheinander jedes der mindestens drei Lichtbündel mit seiner jeweiligen Nennleistung Pmax erzeugt und gemessen wird und danach durch Berechnungen diejenige Primärfarbe ermittelt wird, für deren Quotient aus Nennleistung Pmax und Leistungsanteil α sich der kleinste Wert Xmin ergibt, dann für jede der anderen Primärfarben maximale Werte der Leistungsabgabe Pmod(Maximal)= Xmin·α berechnet und durch die Steuer- und Auswerteelektronikeinheit des Projektors eingestellt werden, wobei die Messung, Berechnung und Einstellung der Strahlungsleistung für einen Bildpunkt oder deren mehrere für jeden Bildpunkt oder eine Gruppe von Bildpunkten jeweils für jedes Lichtbündel in den Primärfarben durchgeführt werden.The object of the invention is achieved in that, controlled by a control and evaluation electronics unit, absolute power measurements of the radiation of each of the light beams are carried out with a sensor, and to the measurements, as seen in the direction of light propagation, after each of the modulators the light beam is deflected onto the sensor, in this state each of the at least three light beams with their respective nominal power P max is generated and measured one after the other in time and then the primary color is determined by calculations, for the quotient of the nominal power P max and the power component α the minimum value X min results then, for each of the other primary colors maximum values of the power output to be adjusted by the control and evaluation electronics unit of the projector P mod (maximum) = X min · α calculated, and wherein the measurement, calculation and setting of radiation power for one or more pixels can be carried out for each pixel or a group of pixels for each light beam in the primary colors.
Die Erfindung ermöglicht einen automatisch ablaufenden Weißabgleich eines oder mehrerer Projektoren. Die Messung der Leistungswerte erfolgt innerhalb des Projektionssystems. Vorteilhaft ist, daß die Messung – in Lichtausbreitungsrichtung gesehen – möglichst „weit hinten" erfolgt, das heißt, daß der Einfluß möglichst vieler Baugruppen des Projektionssystems mit den Messungen erfaßt wird.The invention enables an automatic process White balance one or more projectors. The measurement of performance values takes place within the projection system. It is advantageous that the measurement - in the direction of light propagation seen - as far back as possible, that is, the influence as possible many components of the projection system is detected with the measurements.
Das Verfahren eignet sich für den Einsatz in den bekannten Projektoren. Arbeiten diese mit einem einzigen Strahlengang in dem die mindestens drei Primärfarben geführt werden, erfolgen die Messungen für jede der Primärfarben einzeln und zeitlich aufeinanderfolgend. Werden die Lichtbündel in den Primärfarben in getrennten Strahlengängen geführt, können die Messungen in jedem der Strahlengänge auch parallel erfolgen.The method is suitable for use in the well-known projectors. Work this with one The measurements are carried out in the beam path in which the at least three primary colors are guided for each of the primary colors individually and sequentially. Are the light beams in the primary colors in separate beam paths guided, can the measurements in each of the beam paths are also carried out in parallel.
Eine erste Ausführungsform betrifft ein Verfahren für einen Projektor, der mit einem schreibenden, vorzugsweise kollinearen Lichtbündel arbeitet. Zum Beispiel wird dieses Prinzip bei einem sogenannten Laserprojektor angewendet.A first embodiment relates to a method for one Projector with a writing, preferably collinear light beam is working. For example, this principle is used in a so-called Laser projector applied.
Zu den Messungen wird, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, nach einer räumlichen Zusammenführung der Lichtbündel in einem gemeinsamen Strahlengang, Strahlung auf den Sensor umgelenkt wird, in diesem Zustand zeitlich nacheinander jedes einzelne der mindestens drei Lichtbündel mit seiner jeweiligen Nennleistung Pmax erzeugt und gemessen.For the measurements, seen in the direction of light propagation, after a spatial assembly of the light bundles in a common beam path, radiation is deflected onto the sensor, in this state successively each individual one of the at least three light bundles with its respective nominal power P max is generated and measured.
Jedes der Lichtbündel wird nach seiner intensitätsmäßigen Modulation räumlich in dem gemeinsamen Strahlengang zusammen geführt. Das nun räumlich zusammengeführte Lichtbündel wird mit einem zweiachsig arbeitenden Ablenksystem so abgelenkt wird, daß auf der Projektionsfläche ein Bild geschrieben wird zur Leistungsmessung wird Strahlung des gemeinsamen Strahlenganges der Lichtbündel oder ein Teil von dieser, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, unmittelbar vor einem zweiachsig arbeitenden Ablenksystem auf den Sensor umgelenkt.Each of the light beams is after its intensity modulation spatial brought together in the common beam path. The light bundle that is now spatially merged is deflected with a biaxial deflection system that on the projection surface An image is written to measure the radiation's power common beam path of the light bundle or part of it, seen in the direction of light propagation, immediately in front of a biaxial deflecting system deflected onto the sensor.
Eine zweite Ausführungsform beschreibt einen sogenannten bild-abbildenden Projektor, bei dem für jede der Primärfarben ein reell erzeugtes Quellbild vergrößert auf eine Projektionsfläche abgebildet wird. Zum Beispiel wird dieses Prinzip bei einem CRT-Projektor, LCD-Projektor oder einem DLP-Projektor angewendet.A second embodiment describes one so-called image-imaging projector, in which for each of the primary colors a real generated source image enlarged on a projection surface becomes. For example, this principle is used in a CRT projector, LCD projector or a DLP projector applied.
Je nach Art des Projektors wird jedes der Lichtbündel zur Erzeugung monochromer Quellbilder einem Modulator zugeführt wird oder die Lichtbündel werden in jeweils einem Modulator aktiv erzeugt. Die intensitätsmäßig und räumlich modulierten Lichtbündel werden in einem gemeinsamen Strahlengang zusammen geführt. Die räumlich zusammengeführten Lichtbündel werden dann mit einer Projektionsoptik auf die Projektionsfläche projiziert, wobei zur Leistungsmessung Strahlung des gemeinsamen Strahlenganges der Lichtbündel oder ein Teil von dieser, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, vor der Projektionsoptik auf den Sensor umgelenkt wird.Depending on the type of projector, each the beam of light a modulator is supplied to generate monochrome source images or the light beams are actively generated in one modulator at a time. The intensity and spatial modulated light beam are brought together in a common beam path. The spatial merged light beam are then projected onto the projection surface using projection optics, radiation for the power measurement of the common beam path the beam of light or part of it, seen in the direction of light propagation, is deflected onto the sensor in front of the projection optics.
Bei den Modulatoren, die nicht aktiv Licht erzeugen, ist jedes der Lichtbündel soweit aufgeweitet, daß die Zwischenbilder möglichst gleichmäßig mit der jeweiligen Primärfarbe ausgeleuchtet werden. Bei aktiv licht-erzeugenden Modulatoren kann durch eine entsprechende Ansteuerung eine gleichmäßige Helligkeit im Bild erzeugt werden.For the modulators that are not active Generate light, each of the light beams is expanded so far that the intermediate images preferably evenly with the respective primary color be illuminated. With active light-generating modulators by means of appropriate control, a uniform brightness generated in the image.
Die Einstellung der Leistungsanteile für jede der Primärfarben des Projektors erfolgt entweder im elektrischen Übertragungsweg für jede der Primärfarben oder im optischen Übertragungsweg für jede der Primärfarben. Es ist jedoch auch möglich elektronische und optische Mittel kombiniert einzusetzen.The setting of the performance shares for every the primary colors the projector is either in the electrical transmission path for each of the primary colors or in the optical transmission path for every the primary colors. However, it is also possible Combine electronic and optical means.
Die Einstellung der maximalen Leistungsabgabe im elektrischen Übertragungsweg erfolgt in einem Fall durch eine Einstellung der Verstärkung in jedem der elektrischen Kanäle welcher der jeweiligen Primärfarbe zugeordnet sind. Im Ergebnis wird nur einer der Modulatoren zu einem Maximalwert ausgesteuert. Dieser Maximalwert ist ein gemeinsamer relativer Bezugspunkt und liegt in der Regel bei 100% der maximalen Durchlässigkeit für das Licht.The setting of the maximum power output in the electrical transmission path is done in one case by adjusting the gain in each of the electrical channels which of each primary color assigned. As a result, only one of the modulators becomes one Maximum value driven. This maximum value is a common one relative reference point and is usually 100% of the maximum permeability for the Light.
Die anderen Modulatoren werden nur bis unterhalb des Maximalwertes ausgesteuert. Die maximal durchgelassene Lichtleistung wird durch die maximal mögliche Aussteuerung des Modulators begrenzt. Die Einstellung erfolgt auf dem Weg des Videosignals vom Eingang bis zu den Modulatoren an einer geeigneten Stelle durch elektronische Bauelemente für jede der Primärfarben.The other modulators are just modulated to below the maximum value. The maximum let through Light output is determined by the maximum possible modulation of the modulator limited. The setting is made on the path of the video signal from Input through to the modulators at a suitable location electronic components for each of the primary colors.
Die Einstellung der maximalen Leistungsabgabe erfolgt im optischen Übertragungsweg, indem eine Einstellung der maximal möglichen Leistung vorgenommen wird, die in jeden der Modulatoren eingekoppelt werden. Dies erfolgt durch die Einstellung der Nennleistungen der Lichtquellen für jede der Primärfarben oder durch optische Bauelemente, die eine einstellbare Leistungsabschwächung vornehmen.The setting of the maximum power output takes place in the optical transmission path, by setting the maximum possible power that are coupled into each of the modulators. this happens by setting the nominal powers of the light sources for each of the primary colors or through optical components that perform an adjustable power reduction.
Es ist vorteilhaft vorgesehen, daß die maximalen Werte der Leistungsabgabe für jede der Primärfarben zur Erzeugung des Weißlichtpunktes in einem Speicher gespeichert werden. Somit können Werte über das Langzeitverhalten des Projektors gewonnen werden.It is advantageously provided that the maximum values of the power output for each of the primary colors to generate the white light point are stored in a memory. In this way, values can be obtained about the long-term behavior of the projector.
Zur vollwertigen Farbbilddarstellung müssen mindestens drei Lichtbündel verwendet werden, die insbesondere in den Primärfarben Rot, Grün und Blau sind. Eine Erweiterung des Farbraumes wird dadurch erreicht, daß vier Lichtbündel verwendet werden, die in den Primärfarben Rot, Grün, Türkis und Blau sind.For full color image display have to at least three light beams are used, in particular in the primary colors red, green and blue are. An expansion of the color space is achieved by using four light beams be in the primary colors Red Green, turquoise and are blue.
Die spektrale Breite jedes der Lichtbündel sollte vorzugsweise kleiner als 10 nm sein. Dies ist für die Bestimmung und reproduzierbare Erzeugen der Farbkoordinaten von Vorteil. Die Schwerpunktwellenlängen sollten sich während des Betriebes des Projektors nicht verschieben, um einen optimalen und stabilen Weißabgleich vornehmen und während des Betriebes des Projektors einhalten zu können. Diese Eigenschaften werden insbesondere von Laserlichtquellen erfüllt.The spectral width of each of the light beams should be preferably be less than 10 nm. This is for determining and reproducible Generating the color coordinates is an advantage. The focus wavelengths should yourself during Do not postpone the operation of the projector for optimal and stable white balance make and during the operation of the projector. These properties will met in particular by laser light sources.
Insbesondere für die Projektoren, die mit einem schreibenden Lichtbündel arbeiten, ist es zwingend, daß die Lichtbündel kollinear sind. Diese kollinearen Lichtbündel werden vorteilhaft durch eine oder mehrere Laserlichtquellen erzeugt. Eine RGB-Laser-Lichtquelle erzeugt die mindestens drei Lichtbündel in den Primärfarben oder es ist eine, der Anzahl der Primärfarben entsprechende Zahl von Quell-Lasern vorgesehen. Weiterhin sind kann ein Laser mehr als eine Primärfarbe liefern und die anderen Primärfarben werden durch weitere Laser erzeugt.Especially for the projectors that use a writing beam of light work, it is imperative that the light beam are collinear. These collinear light beams are advantageous through generates one or more laser light sources. An RGB laser light source generates the at least three light beams in the primary colors or it is a number corresponding to the number of primary colors provided by source lasers. Furthermore, a laser can do more as a primary color deliver and the other primary colors are generated by additional lasers.
Laser-Lichtquellen werden auch für Projektoren eingesetzt, die mit dem bild-abbildenden Verfahren arbeiten, wobei hier die Lichtbündel auf die Größe der reellen Quellbilder aufgeweitet werden müssen, zum Beispiel bei DLP-Projektoren oder LCD-Projektoren.Laser light sources are also used for projectors used with the image-imaging Process work, whereby here the light beams to the size of the real ones Source images need to be expanded for example with DLP projectors or LCD projectors.
Für eine Effizienz der Bilddarstellung ist es vorteilhaft, daß das Lichtbündel oder ein Teil der Strahlung des Lichtbündels nur zu dem Zeitpunkt der Messungen der Leistungen in den Sensor umgelenkt wird.For an efficiency of the image display, it is advantageous that the light beam or part of the radiation from the light beam at that time only the measurements of the power is diverted into the sensor.
Alternativ kann aber auch ein Bruchteil der Strahlung der Lichtbündel ständig auf den Sensor ausgekoppelt werden. So reicht es zum Beispiel zur Messung aus 5% der Strahlung aus dem gemeinsamen Strahlengang der Lichtbündel auszukoppeln.Alternatively, a fraction the radiation of the light beams constantly be coupled out to the sensor. For example, it is sufficient for Measurement from 5% of the radiation from the common beam path of the light beam decouple.
Die Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mehr als ein Projektor elektrisch zusammen geschalten und von einem Steuerrechner gesteuert werden. Dieser Fall liegt zum Beispiel dann vor, wenn sechs Projektoren Teilbilder erzeugen, die zusammengefügt werden, um die Fläche einer Halbkugel mit einem Bildinhalt zu füllen.The invention is particularly then an advantage if more than one projector is electrically connected together and be controlled by a control computer. This case lies for example, when six projectors generate partial images, the put together be the area to fill a hemisphere with an image content.
Um eine für alle Projektoren gleiche Farbdarstellung zu erreichen werden die Leistungsmessungen für jede der Primärfarben in jedem der Projektoren vorgenommen. Danach wird durch Berechnungen diejenige Primärfarbe für den einen Projektor ermittelt, für deren Quotient aus Nennleistung Pmax und Leistungsanteil α sich der kleinste Wert Xmin ergibt.In order to achieve the same color representation for all projectors, the power measurements are carried out for each of the primary colors in each of the projectors. Then the primary color for the one projector is determined by calculations, for whose quotient of the nominal power P max and the power component α the smallest value X min results.
Dann werden für jede der anderen Primärfarben des einen Projektors und für jede der Primärfarben in den anderen Projektoren maximale Arbeitswerte der Leistungsabgabe Pmod(Maximal)= Xmin·α berechnet und durch die Steuer- und Auswerteelektronikeinheiten der Projektoren eingestellt.Then, for each of the other primary colors of the one projector and for each of the primary colors in the other projectors, maximum working values of the power output P mod (maximum) = X min · α are calculated and set by the control and evaluation electronics units of the projectors.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zum Weißabgleich eines Projektionssystems, die in einem Projektor mindestens drei Lichtbündel verwendet, deren Strahlung jeweils einer Primärfarbe zuordenbar ist, wobei der Projektor mindestens einen Strahlengang hat, in denen jeweils ein Modulator zur Intensitätsmodulation der Strahlung angeordnet ist und nachfolgend durch eine Überlagerung der Lichtbündel ein farbiges Bild auf eine Projektionsfläche projiziert wird.The invention further relates to an arrangement for white balance a projection system operating in a projector at least three light beam used, the radiation of which can be assigned to a primary color, wherein the projector has at least one beam path, in each of which a modulator for intensity modulation the radiation is arranged and subsequently by an overlay the beam of light a colored image is projected onto a projection surface.
Die Erfindung ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, nach den Modulatoren eine Einrichtung zur Strahlauskopplung in dem Strahlengang der Lichtbündel vorgesehen ist und Strahlung eines ausgekoppelten Lichtbündels auf einen Sensor zur Leistungsmessung trifft, der elektrisch mit einer Steuer- und Auswerteelektronikeinheit gekoppelt ist, die mit weiteren Elektronikeinheiten zur Steuerung der Strahlungsleistung jedes der Lichtbündel verbunden ist, wobei die Messung, Berechnung und Steuerung der Strahlungsleistung für einen Bildpunkt oder deren mehrere für jeden Bildpunkt oder eine Gruppe von Bildpunkten jeweils für jedes Lichtbündel in den Primärfarben vorgenommen werden.The invention is characterized in that that in Seen the direction of light propagation, a device after the modulators provided for decoupling the beam in the beam path of the light beams is and radiation of a decoupled light beam to a sensor Power measurement meets electrically with a control and evaluation electronics unit is coupled to other electronic units for controlling the Radiant power of each of the light beams is connected, the Measurement, calculation and control of the radiation power for one Pixel or several for each pixel or a group of pixels for each light beam in the primary colors be made.
Wird ein Projektor verwendet, bei dem die Lichtbündel in den Primärfarben in einem gemeinsamen Strahlengang geführt werden, erfolgen die Messungen zeitlich nacheinander, einzeln für jede der Primärfarben.If a projector is used, at which the light beams in the primary colors The measurements are carried out in a common beam path sequentially, individually for each of the primary colors.
Bei getrennten Strahlengängen können die Messungen gleichzeitig vorgenommen werden.With separate beam paths, the Measurements can be made simultaneously.
Ein Eichen des Sensors erfolgt durch Messung der Leistung im gerasterten Lichtbündel nach dem zweiachsigen Ablenksystem oder in dem Fall der Verwendung einer Aufweitungsoptik nach dieser mit einer geeichten Ulbrichtkugel (Powermeter) oder durch Messung der Leistung im stehenden Lichtbündel nach dem zweiachsigen Ablenksystem oder in dem Fall der Verwendung einer Projektionsoptik nach dieser mit einem geeichten Leistungsmesser oder durch Messung der Leistung im Projektionsstrahlengang vor dem zweiachsigen Ablenksystem und vor dem Sensor mit einer geeichten Ulbrichtkugel, wobei Korrekturfaktoren für den weiteren Projektionsstrahlengang (in Lichtausbreitungsrichtung) bekannt sind, die für eine Farbverfälschung durch das zweiachsige Ablenksystem und die fakultativ eingesetzte Transformationsoptik bestimmt sind.The sensor is calibrated by Measurement of the power in the rastered light beam after the biaxial Deflection system or in the case of the use of expansion optics after this with a calibrated integrating sphere (power meter) or by measuring the power in the standing light beam after the biaxial Deflection system or in the case of using projection optics after this with a calibrated power meter or by measurement the power in the projection beam path in front of the biaxial deflection system and in front of the sensor with a calibrated integrating sphere, whereby correction factors for the further projection beam path (in the direction of light propagation) are known for a color distortion the biaxial deflection system and the optional transformation optics are determined.
Eine Ausführungsform der Projektoren sieht vor, daß in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, nach den Modulatoren in den Strahlengängen eine Einrichtung zur Strahlzusammenführung angeordnet ist und nach dieser die Einrichtung zur Strahlauskopplung in dem Strahlengang der räumlich zusammengeführten Lichtbündel vorgesehen ist und Strahlung eines ausgekoppelten Lichtbündels auf den Sensor zur Leistungsmessung trifft.An embodiment of the projectors provides that seen in the direction of light propagation, according to the Modulators in the beam paths are arranged a device for beam combining and after this the device for beam coupling is provided in the beam path of the spatially combined light bundles and radiation from a decoupled light beam strikes the sensor for power measurement.
Bei einer Weiterbildung der Ausführungsform verwendet der Projektor eine Lichtquelle, die eine der Anzahl der Primärfarben entsprechende Zahl von Strahlengängen hat, in denen jeweils ein Modulator zur Intensitätsmodulation der Strahlung angeordnet ist. In Lichtausbreitungsrichtung gesehen ist nach den Modulatoren eine Einrichtung zur Strahlzusammenführung angeordnet. Nachfolgend treffen räumlich zusammengeführte Lichtbündel auf ein zweiachsig arbeitendes Ablenksystem. Die Einrichtung zur Strahlauskopplung ist zur Leistungsmessung in dem Strahlengang der räumlich zusammengeführten Lichtbündel, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, vor dem zweiachsig arbeitenden Ablenksystem angeordnet. Zweiachsig arbeitende Ablenksysteme sind zum Beispiel eine Kombination aus Polygonspiegelrad als Zeilenspiegel und Spiegelgalvanometer als Bildspiegel oder Kombinationen von Kippspiegeln oder ein zweiachsig gelagerter Kippspiegel. Als Lichtquelle eignet sich eine Laserlichtquelle besonders effizient.In a further development of the embodiment the projector uses a light source that is one of the number of primary colors corresponding number of beam paths has in each of which a modulator for intensity modulation of the radiation is arranged. Seen in the direction of light propagation is according to Modulators arranged a device for beam merging. following meet spatially merged light beam on a biaxial deflection system. The facility for Beam coupling is for power measurement in the beam path spatial merged Light beam seen in the direction of light propagation, in front of the biaxial Deflection system arranged. There are biaxial deflection systems for example a combination of a polygon mirror wheel as a line mirror and mirror galvanometers as image mirrors or combinations of tilting mirrors or a two-axis tilting mirror. Suitable as a light source a laser light source is particularly efficient.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht
vor, daß eine
Lichtleitfaser vorgesehen ist, die in Lichtausbreitungsrichtung
gesehen, ihren Eingang nach der Einrichtung zur Strahlzusammenführung und
ihren Ausgang vor der Einrichtung zur Strahlauskopplung in dem Strahlengang
der räumlich
zusammengeführten
Lichtbündel (
Bei einer zweiten Ausführungsform wird in dem Projektor eine Lichtquelle verwendet, die eine der Anzahl der Primärfarben entsprechende Zahl von Strahlengängen hat, in denen jeweils ein Modulator zur intensitätsmäßigen und räumlichen Modulation der Strahlung zur Erzeugung eines monochromen Quellbildes angeordnet ist. Derartige Modulatoren erzeugen ein Quellbild, das aus Bildpunkten aufgebaut ist.In a second embodiment a light source is used in the projector, one of the number the primary colors corresponding number of beam paths has, in each of which a modulator for intensity and spatial modulation of the radiation is arranged to generate a monochrome source image. such Modulators generate a source image that is made up of pixels is.
In Lichtausbreitungsrichtung gesehen ist nach den Modulatoren eine Einrichtung zur Strahlzusammenführung angeordnet. Nachfolgend treffen räumlich zusammengeführte Lichtbündel auf eine Projektionsoptik. Zur Leistungsmessung ist die Einrichtung zur Strahlauskopplung in dem Strahlengang der räumlich zusammengeführten Lichtbündel, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, nach der Einrichtung zur Strahlzusammenführung oder vor der Projektionsoptik angeordnet.Seen in the direction of light propagation a device for beam combining is arranged after the modulators. Below meet spatially merged light beam on projection optics. The facility is for performance measurement for coupling out the beam in the beam path of the spatially combined light bundles, in Seen light propagation direction, after the device for beam merging or arranged in front of the projection optics.
Jeweils eine Messung erfolgt für jede der Primärfarben, indem alle Bildpunkte des jeweiligen Kanals ausgesteuert werden, oder es erfolgen mehrere Messungen innerhalb jeweils eines Kanals für jeden Bildpunkt oder für eine Gruppe von Bildpunkten jeweils für jede der Primärfarben.One measurement is made for each of the Primary colors by controlling all the pixels of the respective channel, or several measurements are made within one channel for each Pixel or for a group of pixels for each of the primary colors.
Die Lichtquelle ist nach dem derzeitigen Stand der Technik vorzugsweise ein Temperaturstrahler. Sie kann aber auch eine Laserlichtquelle sein, deren Strahlung auf die Größe der Quellbilder aufgeweitet wurde.The light source is after the current one Prior art preferably a temperature radiator. she can but also be a laser light source, the radiation of which depends on the size of the source images was expanded.
Bei einer dritten Ausführungsfom hat der Projektor eine der Anzahl der Primärfarben entsprechende Zahl von Strahlengängen, in denen jeweils ein Modulator zur intensitätsmäßigen und räumlichen Modulation der in diesem aktiv erzeugten Strahlung angeordnet ist, wobei zur Leistungsmessung die Einrichtung zur Strahlauskopplung in dem Strahlengang, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, vor der Projektionsoptik angeordnet ist. Derartige Projektoren nutzen zum Beispiel TFT- oder CRT-Techniken.In a third embodiment the projector has a number corresponding to the number of primary colors of ray paths, in each of which a modulator for intensity and spatial modulation of the in this actively generated radiation is arranged, for power measurement the device for coupling out the beam in the beam path, in the direction of light propagation seen, is arranged in front of the projection optics. Such projectors use for example TFT or CRT techniques.
Der Sensor ist ein Fotoempfänger, der Strahlungsleistung im angewendeten Spektralbereich reproduzierbar messen kann. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Ulbrichtkugel, in die ein Fotoempfänger eingebaut ist.The sensor is a photo receiver that Radiant power reproducible in the spectral range used can measure. The use of an integrating sphere is particularly advantageous, in which a photo receiver is installed is.
Die Einstellung der maximal möglichen Leistung in jedem der Strahlengänge für die Primärfarbe erfolgt durch Einstellung der maximalen Leistung jedes der Quell-Laser und/oder durch Leistungsabschwächer im Strahlengang zwischen den Quell-Lasern und den Modulatoren und/oder durch die Einstellung der elektrischen Verstärkung in jedem der elektrischen Übertragungswege. Dies ermöglicht eine Begrenzung der maximal durchgelassenen Leistung am Modulator, der jeweils in jedem der optischen Kanäle angeordnet ist.The setting of the maximum possible Power in each of the beam paths for the primary Color is done by setting the maximum power of each of the source lasers and / or power attenuator in the beam path between the source lasers and the modulators and / or by adjusting the electrical gain in each of the electrical transmission paths. this makes possible a limitation of the maximum let-through power at the modulator, which is arranged in each of the optical channels.
Zur Leistungseinstellung über die Quell-Laser wird eine Aufnahme der Kennlinien der Leistungsabgabe als Funktion der elektrischen Ansteuerung für jeden der mindestens drei Quell-Laser durchgeführt.For setting the power via the Source laser will record the characteristics of the power output as a function of the electrical control for each of the at least three Source laser performed.
Zur Leistungseinstellung über die Modulatoren wird eine Aufnahme der Modulatorenkennlinie Extinktion als Funktion der elektrischen Ansteuerung für jeden der mindestens drei Modulatoren durchgeführt und eine Ermittlung des Minimums der Extinktion (entspricht maximaler Lichtdurchlässigkeit) für jeden der Modulatoren vorgenommen. Der Weißabgleich wird durch Zuordnung jeweils eines Leistungsanteils für jedes der mindestens drei Lichtbündel entsprechend der gewählten Weißlichtart dadurch vorgenommen, daß die Ansteuerung jeder der Modulatoren entsprechend einer Arbeitskennlinie, die sich aus der jeweiligen Modulatorenkennlinie, den jeweils gemessenen Leistungsanteilen, der erforderlichen Weißlichtart und dem anliegenden Videosignal ergibt.For setting the power via the Modulators is a recording of the modulator characteristic absorbance as a function of the electrical control for each of the at least three Modulators performed and a determination of the minimum absorbance (corresponds to the maximum Light transmission) for each of the modulators. The white balance is determined by mapping a performance share for each each of the at least three light beams according to the chosen one Weißlichtart made by the Control of each of the modulators according to a working characteristic, which result from the respective modulator characteristic, the respectively measured Power components, the required white light type and the video signal present results.
Zur Leistungseinstellung durch Leistungsabschwächer wird eine Aufnahme der Modulatorenkennlinie Extinktion als Funktion der elektrischen Ansteuerung für jeden der mindestens drei Modulatoren durchgeführt und jeder der mindestens drei Modulatoren und jeweils ein Leistungsabschwächer (z. B. eine λ/2-Platte), die jeweils in einem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und jeweils einem der Modulatoren angeordnet sind, werden auf minimale Extinktion eingestellt, indem eine Messung der Leistungsanteile jeder der drei Lichtanteile mit dem Sensor erfolgt. Der Weißabgleich wird durch Zuordnung jeweils eines Leistungsanteils für jedes der mindestens drei Lichtbündel entsprechend der gewählten Weißlichtart dadurch vorgenommen, daß jeder Leistungsabschwächer (z. B. λ/2-Platten) so eingestellt wird, daß die jeweils von dem Sensor gemessenen Leistungsanteile die erforderliche Weißlichtart ergeben und die Ansteuerung jeder der Modulatoren entsprechend der Modulatorkennlinie und dem anliegenden Videosignal erfolgt.To set the power by means of power attenuators, the absorbance modulator characteristic curve is recorded as a function of the electrical control for each of the at least three modulators and each of the at least three modulators and one power attenuator (e.g. a λ / 2 plate), each in one beam path are arranged between the light source and one of the modulators, are set to minimal extinction by measuring the power components of each of the three light components with the sensor. The white balance is carried out by assigning a power component for each of the at least three light beams in accordance with the selected white light type by setting each power attenuator (e.g. λ / 2 plates) so that the power components measured by the sensor in each case determine the required white light type result and the control of each of the modulators takes place in accordance with the modulator characteristic and the applied video signal.
Die Steuer- und Auswerteelektronikeinheit des Projektors mit der Einrichtung zur Strahlauskopplung verbunden und ein reflektierendes Element dieser Einrichtung zur Strahlauskopplung ist nur im Zeitraum der Leistungsmessungen für jedes der Lichtbündel in den gemeinsamen Strahlengang eingeschwenkt.The control and evaluation electronics unit the projector is connected to the device for beam coupling and a reflective element of this device for beam coupling is only in the period of power measurements for each of the light beams the common beam path swung in.
In einem zweiten Fall ist die Einrichtung zur Strahlauskopplung fest in dem gemeinsamen Strahlengang der Lichtbündel angeordnet und nimmt eine Strahlaufteilung nach Bruchteilen vor.In a second case, the facility for beam coupling fixed in the common beam path of the light beams and divides the beam into fractions.
Die Umlenkung von Lichtanteilen der Projektionsstrahlung erfolgt zum Beispiel durch eine nicht entspiegelte Planparallelplatte, die im gemeinsamen Strahlengang vor dem zweiachsigen Ablenksystem oder vor der Projektionsoptik angeordnet ist, die einen definiert proportionaler Teil der Strahlung jedes der Lichtbündel zur Messung bringt.The redirection of light components of the Projection radiation occurs, for example, through an anti-reflective coating Plane parallel plate in the common beam path in front of the biaxial Deflection system or is arranged in front of the projection optics, the one defines proportional part of the radiation of each of the light beams Measurement brings.
Die vorstehend beschriebene Anordnung ist besonders dann vorteilhaft anwendbar, wenn mehr als ein Projektor zur Bilddarstellung eingesetzt wird. Die Steuer- und Auswerteelektronikeinheiten jeder der Projektoren sind mit einem Steuerrechner verbunden. Mehrere Projektoren liefern zum Beispiel Teilbilder, die zu einem großen Bild zusammengefügt werden. Für ein einheitlich, ganzheitlich wirkendes zusammengesetztes farbiges Bild ist es besonders wichtig, daß jeder der Projektoren ein gleiches „Weiß" und gleiche Farben liefert.The arrangement described above is particularly useful when more than one projector is used for image display. The control and evaluation electronics units each of the projectors are connected to a control computer. Several For example, projectors deliver drawing files that result in a large image together become. For a uniform, holistic composite color image it is particularly important that everyone the projectors have the same "white" and the same colors supplies.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren erläutert. Es zeigen:The invention will follow Hand explained by figures. Show it:
Der Projektionskopf
Die Laserlichtquelle
Die Leistungen der Quell-Laser
Eine Einrichtung zur Strahlvereinigung
Gemäß der Erfindung ist in den
Strahlengang des kollinearen Lichtbündels
Weiterhin werden über den CAN-Bus die Video-Elektronikeinheit
Die Ulbrichtkugel
Üblicherweise
wird innerhalb der Ulbrichtkugel
Der Fotoempfänger
Der Verfahrensablauf beim Weißabgleich
erfolgt nach Eingabe des Kommandos in einen Kommando-Geber
- 1.
Die Farbart „Weiß" wird für die verwendeten
Laserwellenlängen
bestimmt, indem die jeweiligen Leistungsanteile für eine Normlichtart
für jede
der Laserwellenlängen
berechnet werden. Dazu wird die gewünschte Normlichtart über den
Kommando-Geber
33 eingegeben. Im Speicher27 der Steuer- und Auswerteelektronikeinheit26 sind die Daten für wichtige Norm-Lichtarten und die Laserwellenlängen abgelegt. Ein Rechner in der Steuer- und Auswerteelektronikeinheit26 führt die Berechnung der Leistungsanteile α aus, die aus der Farbmetrik bekannt sind. Für die Normlichtart D6500 ergeben sich für λ = 632 nm αRot = 100% λ = 532 nm αGrün = 97,27% λ = 446 nm αBlau = 67,41 % Diese Leistungsanteile α werden im Speicher für Parameter der Normlichtart27 abgelegt. - 2. Die Kennlinien der Quell-Laser
10 ,11 ,12 für die roten, grünen und blauen Lichtanteile13 ,14 ,15 sind bekannt oder werden jeweils ermittelt. Für den Weißabgleich ist eigentlich nur erforderlich, bei welcher elektrischen Ansteuerung jeder der Quell-Laser minimale und bei welcher elektrischer Ansteuerung jeder der Quell-Laser maximale Leistungsabgabe aufweist. Aus den aufgenommenen Leistungskennlinien für jeden der Quell-Laser werden Meßsignale für 100%ige Aussteuerung gewonnen. (Für die Durchführung der Videoprojektion ist es jedoch erforderlich, die Kennlinien der Quell-Laser in ihrem funktionellen Verlauf zu ermitteln und bei der Ansteuerung der Quell-Laser zu berücksichtigen.) - 3. Die Leistungsanteile werden für die roten, grünen und
blauen Lichtanteile
13 ,14 ,15 durch Aussteuerung jeder der Quell-Laser10 ,11 ,12 durch ein Meßsignal, welches auf den Maximalwert (100%) eingestellt ist, ermittelt. Das Meßsignal entspricht der Vollaussteuerung jedes Quell-Lasers10 ,11 ,12 und entspricht der Vollaussteuerung des Videosignals für die jeweilige Primärfarbe. Die Lichtleistungen des roten, grünen und blauen Lichtanteils werden bei 100%iger Aussteuerung der Quell-Laser nacheinander im Projektionskopf mit Hilfe der Ulbrichtkugel22 gemessen (Die Zahlenwerte sind Beispiele.): PmaxRot = 2W PmaxGrün = 3W PmaxBlau = 0,8W. Die Ermittlung erfolgt nacheinander für jede einzelne Primärfarbe, wobei die Lichtleistung der jeweils anderen zwei Primärfarben „Null" ist (Quell-Laser auf „Aus"). - 4. Es wird die Primärfarbart ermittelt, die für das System leistungsbegrenzend ist indem Verhältniszahlen x berechnet werden: Der kleinste Wert ergibt sich bei Blau mit 0,012. Das Minimum bestimmt die begrenzende Primärfarbe. Als Vektor geschrieben:
- 5. Aus der die Leistung begrenzenden Primärfarbe (im Beispiel „Blau") werden die Stellgrößen für die Primärfarben „Rot" und „Grün" errechnet:
- 6. Aus den Stellgrößen werden
die maximalen Werte der modulierbaren Leistungen Pmod für jeden
der modulierbaren Quell-Laser
10 ,11 , und12 berechnet und dann für jeden der Quell-Laser mittels der Laser-Elektronikeinheit31 fest eingestellt: PmodRot(Maximal) = StellgrößeRot·PmaxRot = 1,2 W PmodGrün(Maximal) = StellgrößeGrün·PmaxGrün = 1,1 W PmodBlau(Maximal) = StellgrößeBlau·PmaxBlau = 0,8 W - 7. Es erfolgt die Einstellung der Maximalwerte der modulierbaren Leistungen Pmod (Maximal) der Quell-Laser, so daß bei dem Meßsignal 100% oder bei voll ausgesteuerten Videosignal für jede der Primärfarben die Leistungen im Projektionskopf die Werte bei Rot 60% bei Grün 38% bei Blau 100% der maximal von den Quell-Lasern abgebbaren Leistung Pmax realisiert werden.
- 1. The color type "white" is determined for the laser wavelengths used by calculating the respective power components for a standard light type for each of the laser wavelengths. For this purpose, the desired standard light type is selected using the command transmitter
33 entered. In the storage room27 the control and evaluation electronics unit26 the data for important standard illuminants and the laser wavelengths are stored. A computer in the control and evaluation electronics unit26 performs the calculation of the power components α, which are known from colorimetry. For the standard illuminant D6500, the following results for λ = 632 nm α red = 100% λ = 532 nm α green = 97.27% λ = 446 nm α blue = 67.41% These power components α are stored in the memory for parameters of the standard illuminant27 stored. - 2. The characteristics of the source laser
10 .11 .12 for the red, green and blue light components13 .14 .15 are known or are determined in each case. For the white balance it is actually only necessary for the electrical control with which each of the source lasers has a minimum power output and for which electrical control for each of the source lasers maximum output. Measurement signals for 100% modulation are obtained from the recorded performance characteristics for each of the source lasers. (To carry out the video projection, however, it is necessary to determine the functional curves of the characteristics of the source lasers and to take them into account when controlling the source lasers.) - 3. The power components are for the red, green and blue light components
13 .14 .15 by driving each of the source lasers10 .11 .12 determined by a measurement signal which is set to the maximum value (100%). The measurement signal corresponds to the full modulation of each source laser10 .11 .12 and corresponds to the full modulation of the video signal for the respective primary color. The light outputs of the red, green and blue light components are successively achieved in the projection head with the help of the integrating sphere when the source lasers are controlled 100%22 measured (the numerical values are examples): Pmax red = 2W Pmax green = 3W Pmax blue = 0.8W. The determination is carried out successively for each individual primary color, the light output of the other two primary colors being “zero” (source laser on “off”). - 4. The primary color type is determined, which is performance-limiting for the system by calculating ratio numbers x: The smallest value for blue is 0.012. The minimum determines the limiting primary color. Written as a vector:
- 5. The manipulated variables for the primary colors "red" and "green" are calculated from the primary color that limits the output ("blue" in the example):
- 6. The manipulated variables become the maximum values of the modulable powers Pmod for each of the modulatable source lasers
10 .11 , and12 calculated and then for each of the source lasers by means of the laser electronics unit31 fixed: P mod red (maximum) = manipulated variable red · Pmax Red = 1,2 W P mod green (maximum) = manipulated variable green · Pmax Green = 1,1 W P mod blue (maximum) = manipulated variable Blue · Pmax Blue = 0.8 W - 7. The maximum values of the modulatable powers Pmod (maximum) of the source lasers are set, so that with the measurement signal 100% or with a fully modulated video signal, the powers in the projection head for each of the primary colors, the values for red 60% for green 38% with blue 100% of the maximum power Pmax that can be emitted by the source lasers can be realized.
Somit liegt die Leistungseinstellung
an den Quell-Lasern
bei Rot
PmodRot zwischen 0 % und 60%
bei Grün PmodGrün zwischen
0 % und 38%
bei Blau PmodBlau zwischen
0 % und 100 %.The power setting is therefore due to the source lasers
with red Pmod red between 0% and 60%
with green Pmod green between 0% and 38%
with blue Pmod blue between 0% and 100%.
Mit dieser Anordnung und dem beschriebenen Verfahren wird die Leistungsbalance der drei Laserlichtbündel an einer Stelle innerhalb des Lichtweges ermittelt, wo mit vergleichsweise geringem Aufwand, sehr praktikabel und vor allem hochgenau eine Leistungsmessung vorgenommen werden kann.With this arrangement and that described The process will balance the performance of the three laser light beams a point within the light path, where with comparative low effort, very practical and above all highly accurate Performance measurement can be made.
Die noch im Lichtweg, nach der Einrichtung
zur Strahlauskopplung
Weiterhin ist vorgesehen, den spektralen
Einfluß der
Projektionsfläche
mit in die Kalibrierung der Ulbrichtkugel einzubeziehen. Dies ist
insbesondere erforderlich, wenn die Körperfarbe der Projektionsfläche von „weiß" abweicht. Zu dieser
Kalibrierung wird das von der Projektionsfläche remittierte Licht jeder
der Primärfarben
mit dem Powermeter gemessen und die dort gemessenen Werte werden
mit den in der Ulbricht-Kugel
Gemäß
Die Einrichtung zur Strahlvereinigung
Gemäß der Erfindung ist in den
Strahlengang des kollinearen Lichtbündels
Der Verfahrensablauf beim Weißabgleich
erfolgt in folgenden Schritten, automatisch durch ein Rechenprogramm
gesteuert, nach Eingabe eines Befehles über eine Eingabetastatur
- 1. Der Farbart „Weiß" wird für die verwendeten
Laserwellenlängen
bestimmt, indem die jeweiligen Leistungsanteile für eine Normlichtart
für jede
der Laserwellenlängen
berechnet werden. Dazu wird die gewünschte Normlichtart in die
Tastatur
32 eingegeben. Im Speicher27 , der sich in diesem Beispiel im Steuerrechner35 befindet, sind die Daten für wichtige Normlichtarten und die Laserwellenlängen abgelegt. Ein Programm führt die Berechnung der Leistungsanteile α aus. Für die Normlichtart D6500 ergeben sich für λ = 632 nm αRot = 100% λ = 532 nm αGrün = 86% λ = 488 nm αTürkis = 88% λ = 446 nm αBlau = 59% Diese Leistungsanteile α werden im Speicher für Parameter der Normlichtart27 abgelegt. - 2. Die Kennlinien der Modulatoren
16 ,17 ,17' und18 für die roten, grünen, türkisen und blauen Lichtanteile sind bekannt oder werden jeweils ermittelt. Für den Weißabgleich ist eigentlich nur erforderlich, bei welcher elektrischen Ansteuerung der Modulator minimale und bei welcher elektrischer Ansteuerung der Modulator maximale Transmission aufweist. Aus den aufgenommenen Kennlinien für jeden der Modulatoren werden Meßsignale für 100%ige Aussteuerung gewonnen. (Für die Durchführung der Videoprojektion ist es jedoch erforderlich, die Kennlinien der Modulatoren in ihrem funktionellen Verlauf zu ermitteln und bei der Ansteuerung der Modulatoren zu berücksichtigen.) - 3. Die Leistungsanteile werden für die roten, grünen, türkisen und blauen Lichtanteile durch Aussteuerung jeder der Modulatoren durch ein Meßsignal, welches auf den Maximalwert (100%) eingestellt. Das Meßsignal entspricht der Vollaussteuerung des Modulators und entspricht der Vollaussteuerung des Videosignals für die jeweilige Primärfarbe. Die Lichtleistungen Pmax des roten, grünen, türkisen und blauen Lichtanteils werden bei 100%iger Aussteuerung der Modulatoren nacheinander im Projektionskopf mit Hilfe der Ulbrichtkugel gemessen (Die Zahlenwerte sind Beispiele): PmaxRot = 2W PmaxGrün = 2W PmaxTürkis = 1W PmaxBlau = 0,8W Die Ermittlung erfolgt nacheinander für jede einzelne Primärfarbe, wobei die Lichtleistung der jeweils anderen drei Primärfarben „Null" ist (entweder Laser auf „Aus" oder Modulator auf „Null").
- 4. Es wird die Primärfarbart ermittelt, die für das System leistungsbegrenzend ist indem Verhältniswerte berechnet werden: Der kleinste Wert ergibt sich bei Türkis mit 0,011. Das Minimum bestimmt die begrenzende Primärfarbe. Als Vektor geschrieben
- 5. Aus der die Leistung begrenzenden Primärfarbe (im Beispiel „Türkis") werden die Stellgrößen für jede der Primärfarben errechnet:
- 6. Aus den Stellgrößen werden die Maximalwerte der Leistungen Pmod (Maximal) berechnet, die nach dem Modulator anliegen können: PmodRot(Maximal)= StellgrößeRot·PmaxRot = 1,1 W PmodGrün(Maximal)= StellgrößeGrün·PmaxGrün = 0,95 W PmodTürkis(Maximal)= StellgrößeTürkis·PmaxTürkis = 1 W PmodBlau(Maximal)= StellgrößeBlau·PmaxBlau = 0,65 W
- 7. Die Einstellung des Maximalwertes der Leistung Pmod (Maximal), die den jeweiligen Modulator verläßt, erfolgt durch Festlegung eines jeweils maximal möglichen Lichtanteils, so daß bei dem Meßsignal 100% oder bei voll ausgesteuerten Videosignal für eine Primärfarbe die Leistungen im Projektionskopf die Prozentwerte bei Rot 55% bei Grün 43% bei Türkis 100% bei Blau 81% der maximalen Leistung Pmax, die von dem jeweiligen Quell-Laser abgegeben wird, beträgt. Somit liegen die Leistungen Pmod an den jeweiligen Modulatoren zur Farbmodulation abhängig vom anliegenden Signal VIDEOin in folgenden Bereichen: Pmod bei Rot zwischen 0 % und 55% Pmod bei Grün zwischen 0 % und 43% Pmod bei Türkis zwischen 0 % und 100% Pmod bei Blau zwischen 0 % und 81 %.
- 1. The color type "white" is determined for the laser wavelengths used, by calculating the respective power components for a standard light type for each of the laser wavelengths. For this purpose, the desired standard light type is entered in the keyboard
32 entered. In the storage room27 , which in this example is in the control computer35 the data for important standard illuminants and the laser wavelengths are stored. A program carries out the calculation of the power shares α. For the standard illuminant D6500, the following results for λ = 632 nm α red = 100% λ = 532 nm α green = 86% λ = 488 nm α turquoise = 88% λ = 446 nm α blue = 59% These power components α are stored in the memory for Standard illuminant parameters27 stored. - 2. The characteristics of the modulators
16 .17 .17 ' and18 for the red, green, turquoise and blue light components are known or are determined. For white balance, it is actually only necessary for the electrical control with which the modulator has minimal transmission and for which electrical control for which the modulator has maximum transmission. Measurement signals for 100% modulation are obtained from the characteristic curves recorded for each of the modulators. (To carry out the video projection, however, it is necessary to determine the functional characteristics of the characteristics of the modulators and to take them into account when controlling the modulators.) - 3. The power components for the red, green, turquoise and blue light components are controlled by modulating each of the modulators by means of a measurement signal which is set to the maximum value (100%). The measurement signal corresponds to the full modulation of the modulator and corresponds to the full modulation of the video signal for the respective primary color. The light outputs Pmax of the red, green, turquoise and blue light components are measured one after the other with 100% modulation of the modulators in the projection head using the integrating sphere (the numerical values are examples): Pmax red = 2W Pmax green = 2W Pmax turquoise = 1W Pmax blue = 0.8W The determination is carried out successively for each individual primary color, the light output of the other three primary colors being "zero" (either laser on "off" or modulator on "zero").
- 4. The primary color type is determined, which is performance-limiting for the system by using ratio values be calculated: The smallest value for turquoise is 0.011. The minimum determines the limiting primary color. Written as vector
- 5. The manipulated variables for each of the primary colors are calculated from the primary color limiting the output (in the example "turquoise"):
- 6. The maximum values of the powers Pmod (maximum) that can be applied after the modulator are calculated from the manipulated variables: Pmod red (maximum) = manipulated variable red · Pmax red = 1.1 W Pmod green (maximal) = manipulated variable green · Pmax green = 0.95 W Pmod turquoise (maximum) = manipulated variable turquoise turquoise · Pmax = 1 W Pmod blue (maximum) = manipulated variable Blue Blue · Pmax = 0.65 W
- 7. The setting of the maximum value of the power Pmod (maximum), which leaves the respective modulator, is carried out by specifying a maximum possible proportion of light, so that with the measurement signal 100% or with fully modulated video signal for a primary color, the power in the projection head is the percentage value Red 55% for green 43% for turquoise 100% for blue 81% of the maximum power Pmax that is emitted by the respective source laser. The powers Pmod at the respective modulators for color modulation depend on the signal VIDEOin in the following areas: Pmod with red between 0% and 55% Pmod with green between 0% and 43% Pmod with turquoise between 0% and 100% Pmod for blue between 0% and 81%.
Es erfolgt eine Anpassung der Modulatorenkennlinien
für jeden
der Modulatoren
Das Beispiel in
Im Unterschied zu
Weiterhin ist hier der Sensor
Bei der Ermittlung der Parameter
für den
Weißabgleich
gemäß Punkt
In diesem Beispiel ist von Vorteil, daß jeder der Modulatoren im gesamten Bereich seiner nutzbaren Kennlinie, maximal bis zu 100%, ausgesteuert wird.In this example it is an advantage that everybody the modulators in the entire range of its usable characteristic, is controlled up to a maximum of 100%.
Somit ergeben sich in Analogie zu
Aus
den ermittelten Leistungswerten Pmax und den Stellgrößen werden
maximalen Eingangsleistungen Pein, die in jeden der Modulatoren
zugeführt
werden, berechnet. Diese Leistungswerte Pein liegen am Eingang des jeweiligen
Modulators konstant an:
PeinRot = PmodRot(Maximal) = StellgrößeRot·PmaxRot = 1,2 W
PeinGrün =
PmodGrün(Maximal)
= StellgrößeGrün·PmaxGrün =
1,1 W
PeinBlau = PmodBlau(Maximal)
= StellgrößeBlau·PmaxBlau = 0,8 WHence, in analogy to
Maximum input powers Pein, which are fed into each of the modulators, are calculated from the determined power values Pmax and the manipulated variables. These power values Pein are constant at the input of the respective modulator:
Pein Red = P mod red (maximum) = manipulated variable red · Pmax Red = 1,2 W
Pein Green = P mod green (maximum) = manipulated variable green · Pmax Green = 1,1 W
Pein Blue = P mod blue (maximum) = manipulated variable Blue · Pmax Blue = 0.8 W
De Leistungseinstellung Pein durch
die λ/2-Platten
bei
Rot 60
bei Grün
38
bei Blau 100
der maximalen Leistung Pmax realisiert
werden.The power setting Pein by the λ / 2 plates
with red 60
with green 38
with blue 100
the maximum power Pmax can be realized.
Somit liegt die Leistungseinstellung
bezogen auf die von den Quell-Lasern
bei
Rot PmodRot zwischen 0 % und 60
bei
Grün PmodGrün zwischen
0 % und 38
bei Blau PmodBlau zwischen
0 % und 100 %,
wobei jeder der Modulatoren zu 100% aussteuerbar
ist.The power setting is based on that of the source lasers
for red Pmod red between 0% and 60
for green Pmod green between 0% and 38
with blue Pmod blue between 0% and 100%,
each of the modulators being 100% controllable.
Im Unterschied zu
Im Fall a) sind die Leistungsanteile
der Anordnung gemäß
Im Fall b) sind die Leistungsanteile
der Anordnung gemäß
Im Fall c) sind die Leistungsanteile
der Anordnung gemäß
Die sechs RGB-Laser-Lichtquellen
Die sechs Teilbilder aus den sechs
Projektionsköpfen
Um dieses Ziel zu erreichen, ist
jeder der Projektionsköpfe
im Prinzip so aufgebaut, wie dies zum Beispiel zu
In diesem Beispiel ist der Speicher
für Parameter
der Normlichtart
Die Auswertung der Meßergebnisse
für die
sechs Projektionskanäle
und die jeweils drei Laserlichtbündel
in den Primärfarben
Rot, Grün
und Blau erfolgt in dem Steuerrechner
In
Die Lichtquelle
Gemäß der Erfindung ist – in Ausbreitungsrichtung
des Lichtes gesehen – nach
der Einrichtung zur Strahlzusammenführung
Eine Steuer-Elektronikeinheit
Auch hier kann der Einfluss einer bei derartigen Projektoren immer erforderlichen Projektionsoptik 50 beim Weißabgleich berücksichtigt werden.Here, too, the influence of projection optics 50 that are always required in such projectors can be influenced be taken into account in the white balance.
Alternativ zur Leistungseinstellung durch die Leistungsabschwächer kann eine Leistungseinstellung hier auch über die Modulatoren selbst erfolgen.As an alternative to setting the power through the performance attenuators a power setting can also be set here via the modulators themselves respectively.
Das Beispiel in
Gemäß der Erfindung ist – in Ausbreitungsrichtung
des Lichtes gesehen – nach
der Modulation des Bildes, hier durch die Kathodenstrahlröhre der
Tellerspiegel
Eine Steuer-Elektronikeinheit
- 11
- Projektionskopfprojection head
- 22
- Lichtleitfaseroptical fiber
- 33
- elektrische Leitungenelectrical cables
- 44
- RGB-Laser-LichtquelleRGB laser light source
- 55
- Zeilenspiegelline mirror
- 66
- Spiegelgalvanometermirror galvanometer
- 77
- Einkoppeloptikcoupling optics
- 88th
- Auskoppeloptikoutput optical system
- 99
- Lichtbündellight beam
- 9'9 '
- umgelenktes Lichtbündeldeflected light beam
- 1010
- Quell-Laser (Rot)Source Laser (Red)
- 1111
- Quell-Laser (Grün)Source Laser (Green)
- 11'11 '
- Quell-Laser (Türkis)Source Laser (Turquoise)
- 1212
- Quell-Laser (Blau)Source Laser (Blue)
- 1313
- rotes Lichtbündelred light beam
- 1414
- grünes Lichtbündelgreen light beam
- 14'14 '
- türkises Lichtbündelturquoise light beam
- 1515
- blaues Lichtbündelblue light beam
- 1616
- Modulator (Rot)modulator (Red)
- 1717
- Modulator (Grün)modulator (Green)
- 17'17 '
- Modulator (Türkis)modulator (Turquoise)
- 1818
- Modulator (Blau)modulator (Blue)
- 1919
- Einrichtung zur StrahlzusammenführungFacility for beam merging
- 2020
- Einrichtung zur StrahlauskopplungFacility for beam decoupling
- 2121
- Ulbricht-KugelIntegrating sphere
- 2222
- Aufweitungsoptikexpansion optics
- 2323
- Innenwandinner wall
- 2424
- Fotoempfängerphotoreceptor
- 2525
- Blendecover
- 2626
- Steuer- und Auswerteelektronikeinheit für den WeißabgleichTax- and evaluation electronics unit for the white balance
- 2727
- Speicher für Parameter der NormlichtartStorage for parameters the standard illuminant
- 2828
- Scanner-ElektronikeinheitScanner electronics unit
- 2929
- Kommando-GeneratorCommand generator
- 3030
- Video-ElektronikeinheitVideo electronics unit
- 3131
- Laser-ElektronikeinheitLaser electronics unit
- 3232
- Eingabetastaturinput keyboard
- 3333
- Kommando-GeberCommand transmitter
- 3434
- Meßsignalgeneratormeasuring signal
- 3535
- Steuerrechnertax calculator
- 3636
- Videoquellevideo source
- 3737
- λ/2-Platteλ / 2 plate
- 3838
- λ/2-Platteλ / 2 plate
- 3939
- λ/2-Platteλ / 2 plate
- 4040
- Projektionsflächeprojection
- 4141
- Projektionsoptikprojection optics
- 4242
- Power-MeterPower meter
- 4343
- Lichtquelle (Temperaturstrahler)light source (Temperature radiator)
- 4444
- Umlenkspiegeldeflecting
- 4545
- Steuer-ElektronikeinheitControl electronics unit
- 4646
- Licht-AbschwächerLight attenuator
- 4747
- Leistungsabschwächerpower attenuator
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